JP2017220908A - 情報処理装置，その仮想セル形成方法，及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】仮想セル間における負荷の偏り発生を回避する。【解決手段】情報処理装置は、仮想セルに存する、アイドル状態の端末を含む複数の端末から収集される第１の情報に基づいて、仮想セルにおける予想通信量を算出する算出部と、仮想セルにおける予想通信量が所定範囲にある場合に、仮想セルに係る再形成を決定する決定部とを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、情報処理装置，その仮想セル形成方法，及び無線通信システムに関する。

近年、複数の物理セルをまとめ、１つのセルとして形成する技術が検討されている。物理セルは、基地局から電波が届く範囲であり、複数の物理セルが１つにまとめられた論理的なセルは、「仮想セル」と呼ばれる。

セル内の負荷量は、基地局に接続されている端末の数や、各端末の通信量によって決まる。これらの端末数や通信量によって、セル間の負荷量に偏りが生じることがある。そこで、仮想セル構成では、仮想セル間で負荷が分散されるように、仮想セルを形成する物理セルの数などを調整することが考えられている。

従来技術として、通信中の端末が要求する通信品質に合わせて仮想セルを形成する技術がある（例えば、特許文献１、２参照）。

特表２０１３−５０９７７６号公報 特開２０１５−６１２４８号公報

しかしながら、上述した従来技術には、以下の問題があった。従来技術を用いて負荷が均等になるように複数の仮想セルが形成されている場合に、或る仮想セルに存するアイドル状態の端末が広帯域の（通信量の多い）通信を始めた場合を仮定する（なお、通信量の多い端末は、「ヘビーユーザ」と呼ばれる）。アイドル状態の端末は、仮想セル形成における負荷分散において考慮されていないので、当該端末が存する仮想セルの負荷が上昇し、仮想セル間で負荷の偏りが発生する可能性があった。

本発明は、仮想セル間の負荷の偏り発生を回避し得る通信装置，その仮想セル形成方法，及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、情報処理装置である。この情報処理装置は、仮想セルに存する、アイドル状態の端末を含む複数の端末から収集される第１の情報に基づいて、仮想セルにおける予想通信量を算出する算出部と、仮想セルにおける予想通信量が所定範囲にある場合に、仮想セルに係る再形成を決定する決定部とを含む。

本発明の一態様によれば、仮想セル間の負荷の偏り発生を回避することができる。

図１は、実施形態に係る無線通信システムの構成例を例示する図である。 図２は、端末から基地局への端末プロフィール情報の送信手順の一例を示すシーケンス図である。 図３は、端末で行われる端末プロフィール情報の収集処理の例を示すフローチャートである。 図４は、仮想セル形成処理の開始判定処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、仮想セル形成処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、仮想セル形成処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、仮想セル情報更新処理の一例を示す図である。 図８は、基地局の構成例を示す図である。 図９は、基地局の機能を模式的に示す図である。 図１０は、図９に示した基地局動作制御部が有する機能を模式的に示す。 図１１は、端末の構成例を示す。 図１２は、仮想セル形成方法の一例を説明する図である。 図１３は、仮想セル形成方法の一例を説明する図である。 図１４は、仮想セル形成方法の一例を説明する図である。 図１５は、仮想セル形成方法の一例を説明する図である。 図１６は、仮想セル形成方法の一例を説明する図である。 図１７は、仮想セル形成方法の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して情報処理装置，その仮想セル形成方法，及び無線通信システムの実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

図１は、実施形態に係る無線通信システムの構成例を例示する図である。実施形態では、無線通信方式が、Long Term Evolution（ＬＴＥ）である例について説明する。但し、
ＷＣＤＭＡ（登録商標）など、ＬＴＥ以外の無線通信方式であっても良い。

無線通信システムは、基地局（ｅＮＢ）１を含む。実施形態における基地局１は、複数の無線装置（Radio Remote Head (ＲＲＨ)）２と、複数のＲＲＨ２と通信インタフェースを介して接続された無線制御装置（Centralized Broad Band Unit (Ｃ−ＢＢＵ)）３とを含む。通信インタフェースは、例えばCommon Public Radio Interface（ＣＰＲＩ）であ
る。但し、ＣＰＲＩ以外の通信インタフェースを用いても良い。なお、図１では、各ＲＲＨ２とＣ−ＢＢＵ３とを接続する物理回線（ＣＰＲＩ回線）の図示は省略している。基地局１は、「情報処理装置」の一例である。「情報処理装置」は、「通信装置」、「無線通信装置」、「端末」、「無線端末」などを含む概念である。

各ＲＲＨ２は、電波を送受信するアンテナを有し、アンテナから電波を放射することで物理セル４を形成する。アンテナからの電波が届くエリアが物理セル４として扱われる。基地局１は、Ｃ−ＢＢＵ３における処理によって、各ＲＲＨ２により形成される物理セル４の使用周波数、サイズ（セル半径）などを制御することができる。これより、基地局１は、同一周波数を使用する複数の物理セル４が統合された１以上の仮想セル５を形成することができる。

実施形態では、基地局１は、仮想セル５に在圏する無線端末（User Equipment(ＵＥ)と呼ばれる）６（以下、「端末６」とも表記）から端末プロフィール情報を収集する。基地局１は、端末プロフィール情報に基づき仮想セル情報を更新し、仮想セル情報に基づく仮想セルを形成する。端末６は、スマートフォン、フィーチャーフォン、タブレット端末などの携帯端末（無線端末）である。端末プロフィール情報は、「第１の情報」の一例である。

以下の表１は、端末６から収集される端末プロフィール情報の一例を示し、表２は、仮
想セル情報の一例を示す。

表１に示すように、端末プロフィール情報は、通信頻度と、１回の平均通信量と、１回の最大通信量と、端末位置と、移動速度とを含む。仮想セル情報は、仮想セル毎に生成される。表２に示すように、仮想セル情報は、仮想セルに接続している端末数と、仮想セルのセル端に存在する端末数と、各端末の位置情報と、１日当たりの予想通信量とを含む。

端末プロフィール情報は、接続状態の端末６だけでなく、アイドル状態の端末６からも取得する。これによって、端末が接続状態になる前から、端末６によって適正な仮想セル
を形成することが可能となる。ここに、アイドル状態（待ち受け状態ともいう）とは、端末６が通信中でない状態であり、接続状態とは、端末６が通信中である状態を指す。

＜端末プロフィール情報の送信手順＞
図２は、端末６からｅＮＢへの端末プロフィール情報の送信手順の一例を示すシーケンス図である。端末プロフィール情報の送信は、一例として、図２に示すようなランダムアクセス手順の中で実施される。ランダムアクセス手順は、「基地局との接続手順」の一例である。

図２に示す処理は、端末６が基地局１によって形成される仮想セル５に侵入し、仮想セルに報知されている報知情報を受信することで開始される。端末６は、報知情報に含まれた仮想セル２の情報が新規セルか否かを判定する（図２＜１＞）。新規セルであれば、端末６は、基地局１との間でランダムアクセス手順を開始する。端末６は、ＲＡＣＨ（Random Access Channel）プリアンブルを基地局１に送信する（図２＜２＞）。基地局１は、
ＲＡＣＨプリアンブルに応じたＲＡＣＨ応答を返信する（図２＜３＞）

ＲＡＣＨ応答を受信した端末６は、端末６内のメモリ６２（図１１）に保存している端末プロフィール情報を読み出し（図２＜４＞）、Radio Resource Control(ＲＲＣ)接続要求とともに端末プロフィール情報を基地局１に送信する（図２＜５＞）。端末プロフィール情報は、ＲＲＣ接続要求のフォーマットの未使用領域に相乗りされても良く、ＲＲＣ接続要求と別のフォーマットで送信されても良い。

基地局１は、ＲＲＣ接続要求及び端末プロフィール情報を受信すると、端末プロフィール情報をメモリ３２に記憶する（図２＜６＞）。基地局１は、ＲＲＣ接続応答とともに、端末プロフィール応答（端末プロフィール情報受信の旨）を端末６に送信する（図２＜７＞）。端末プロフィール応答は、ＲＲＣ接続応答のフォーマットの未使用領域に相乗りされても良く、ＲＲＣ接続応答と別のフォーマットで送信されても良い。端末６がＲＲＣ接続応答を受信することで、端末６のＲＲＣ状態がＲＲＣアイドル状態からＲＲＣ接続状態へ遷移し、端末６と基地局１とが接続された状態となる（図２＜８＞）。

なお、端末６とコアネットワーク（ＭＭＥ（Mobility Management Entity））との接続状態は、ＥＣＭ（EPS Connection Management）アイドル状態とＥＣＭ接続状態とで管理
される。端末６は、ＲＲＣ接続状態且つＥＣＭ接続状態において通信中（接続状態）となる。通信中でない状態がアイドル状態である。

ランダムアクセス手順は、端末６の基地局１への接続時や、再同期確立時に行われる。また、ランダムアクセス手順は、端末６は、端末６の電源オン時や、セルへの侵入等を契機とするアタッチ（ＬＴＥネットワークへの位置登録処理）に際して実行される。端末６は、アタッチによって通信中（接続状態）となり、通信が終了すれば、アイドル状態となる。

基地局１は、端末６が自発的なランダムアクセス手順を行う際に送信する端末プロフィール情報を受信することができる。また、基地局１は、適宜のタイミングで、端末６に端末プロフィール情報を送信させることができる。例えば、基地局１は、コアネットワーク（ＨＬＲ／ＨＳＳ）に登録されている端末６の位置情報（端末６の識別情報を含む）を用い、着信要求（ページング）を送信する。アイドル状態の端末６は、着信要求を受けて、ランダムアクセス手順を開始する。

通信中の端末６については、例えば、RRC_Reconfiguration（再構築）メッセージを送
り、端末プロフィール情報を含むRRC_Reconfigurationメッセージの応答を受信する。こ
れによって、基地局１は、端末プロフィール情報を受信することができる。但し、基地局１は、着信要求や再構築以外のメッセージを端末６に送り、端末プロフィール情報を含む応答メッセージを受信しても良い。

基地局１は、端末６から受信される端末プロフィール情報をメモリ３２（図８）に記憶しておき、仮想セル形成処理のトリガが発生した場合に、メモリ３２に記憶された端末プロフィール情報を用いて仮想セル情報を生成する。基地局１は、生成した仮想セル情報に基づいて、仮想セルの分割や統合のような再形成乃至再構築を行う。

＜端末における端末プロフィール情報の収集＞
図３は、端末６で行われる端末プロフィール情報の収集処理の例を示すフローチャートである。図３の処理は、例えば、端末６のＣＰＵ６１（図１１）によって行われる。０１では、端末６は、通信開始か否かを判定する。通信が開始されていない場合（０１のＮｏ）、図３の処理が終了する。通信が開始された場合（０１のＹｅｓ）、端末６は、メモリ６２に保存されている通信頻度Ｃの値をインクリメント（１増加）する（０２）。

０３では、端末６は、通信量ａの測定を行う。通信量ａが測定できると、１回の平均通信量Ａの更新を行う。１回の平均通信量Ａは、“Ａ＝（（Ａ*（C-1））＋ａ）／Ｃ”の計算により、前回までの通信量に今回の通信量ａを加算した値を通信頻度Ｃで割ることで求められる。

０４では、端末６は、通信量ａが、メモリ６２に記憶されている１回の最大通信量Ｍの値より大きいか否かを判定する。通信量ａがＭの値より小さい場合（０４のＮｏ）、処理が０７に進む。通信量ａがＭの値より小さい場合（０４のＮｏ）、処理が０５に進む。０５では、端末６は、最大通信量を更新する。すなわち、端末６は、通信量ａの値をＭの値に設定する。

０６では、端末６は、ＧＰＳ受信機６３から端末６の位置（端末位置）を取得し、メモリ６２に記憶されている端末位置（ｘ,ｙ）の値を更新する。０７では、端末６は、加速
度センサ６４を用いて端末６の移動速度を算出し、メモリ６２に記憶されている移動速度Ｖの値を更新する。

なお、０６及び０７の処理は、０１〜０４の処理より前に実行されても良く、並列に実行されても良い。０６の処理と０７の処理とは順序が逆であっても並列に実行されても良い。また、移動速度は、時間当たりの位置の変化量から求めても良い。また、位置及び移動速度は、端末６以外の装置で測定されたものを端末６が取得するようにしても良い。

図３の処理によって得られた端末プロフィール情報は、端末６のメモリ６２に記憶され、ランダムアクセス手順において、ＲＲＣ接続要求とともに送信される（図２＜５＞）。なお、図３に示す０６及び０７の処理は、ＲＲＣ接続要求を送信する場合に行われるようにし、ＲＲＣ接続要求送信時の位置及び移動速度が送信されるようにしても良い。この場合、０６及び０７の処理は、図３に示す０１〜０５の処理から独立した別の処理として扱われても良い。

＜基地局における仮想セル形成処理＞
図４は、仮想セル形成処理の開始判定処理の一例を示すフローチャートである。図５及び図６は、仮想セル形成処理の一例を示すフローチャートである。図７は、仮想セル情報更新処理の一例を示す図である。図４の処理は、形成中の単数又は複数の仮想セル５を対象に実行される。

図４の１１の処理では、基地局１は、いずれかの仮想セル５内の端末６の数が閾値を超過するか否かを判定する。閾値を超過すると判定される場合には（１１のＹｅｓ）、処理が１０１（図５）に進み、仮想セル形成処理が開始される。これに対し、閾値を超過しないと判定される場合には（１１のＮｏ）、処理が１２に進む。基地局１は、仮想セル情報とは別に、基地局１に接続された端末６の数（端末６の接続数）をメモリに記憶して管理している。１１の処理では、一例として、上記した端末６の接続数を用いる。

１２の処理では、基地局１が備える周期タイマによって計時される一定時間が経過、すなわち周期タイマが満了したか否かを判定する。周期タイマが満了している場合には（１２のＹｅｓ）、周期タイマがリセットされた後（１３）、処理が１０１（図５）に進み、仮想セル形成処理が開始される。これに対し、周期タイマが満了していないと判定される場合には（１２のＮｏ）、処理が１４に進む。

１４の処理では、基地局１は、仮想セル情報とは別に管理されているネットワーク負荷の情報を元に、ネットワーク負荷が閾値を超過しているか否かを判定する。閾値を超過していると判定される場合には（１４のＹｅｓ）、処理が１０１（図５）に進み、仮想セル形成処理が開始される。これに対し、閾値を超過しないと判定される場合には（１４のＮｏ）、処理が１１に戻る。なお、ネットワーク負荷は、例えば、仮想セル５を形成する基地局１におけるＣＰＵの使用率などである。ＣＰＵ使用率以外のパラメータをネットワーク負荷の指標に用いることができる。

このように、仮想セル形成処理は、所定の周期、及びイベント発生（端末数超過、負荷超過）をトリガとして開始される。図５において、１０１の処理では、各仮想セル５内の端末から端末プロフィール情報を取得する。

１０１では、主として、各仮想セル５内に存するアイドル状態の端末６（アイドル端末）を対象に、端末プロフィール情報を収集する。すなわち、基地局１が有するメモリ３２には、各仮想セル５や各仮想セル５が属する位置登録エリアで位置登録を行った端末６のリストが記憶されている。基地局１は、リストを用いて、各仮想セル５へ着信要求（ページング）信号を送信する。

アイドル端末は、自端末宛の着信要求を受信すると、ランダムアクセス手順（図２）を行う。これによって、アイドル端末からの端末プロフィール情報を基地局１は取得できる。端末プロフィール情報は、端末６が存する仮想セル５（端末６からの電波を受信したＲＲＨ２が属する仮想セル５）と関連づけられて、メモリ３２に記憶される。

各仮想セル５内に存する通信中の端末６については、仮想セル５に侵入した際に行われるランダムアクセス手順で基地局１に到着し、メモリ３２に記憶された端末プロフィール情報を用いる。但し、RRC_Reconfigurationメッセージ等を用いて、通信中の端末６から
改めて端末プロフィール情報を収集することもできる。

基地局１は、各仮想セルからの端末プロフィール情報の収集処理が完了すると、図７に示すような仮想セル情報の更新処理を実行する。仮想セル情報の更新処理は、例えば、１０１で呼び出されるサブルーチンである。

図７に示す仮想セル情報の更新処理は、仮想セル毎に実行される。００１の処理では、基地局１は、仮想セル５と関連づけられた複数の端末プロフィール情報の一つを取り出す。００２の処理では、基地局１は、端末プロフィール情報中の“移動速度”が閾値を超過するか否かを判定する。

“移動速度”が閾値を超過すると判定される場合には（００２のＹｅｓ）、端末プロフィール情報を用いた仮想セル情報の更新は行われず、処理が００７へ進む。移動速度の速い端末は、短時間で仮想セル５から離脱する可能性が高いので、考慮対象から除外する。００２のＹｅｓの処理は、「移動速度が所定値を超過する端末から得られた第１の情報を前記仮想セルにおける予想通信量の算出に用いる第１の情報から除外する」処理の一例である。

これに対し、移動速度が閾値を超えていない場合には（００２のＮｏ）、処理が００３に進む。００３では、基地局１は、端末プロフィール情報に含まれる“端末位置”を基に、仮想セル情報の“端末数”,“セル端に存在する端末数”,“各端末の位置情報”を更新する。

すなわち、基地局１は、メモリに記憶されている仮想セル情報中の“端末数”をインクリメントする。また、基地局１は、“端末位置”が“セル端”（表２の定義参照）に存するか否かを判定する。基地局１のメモリ３２には、各物理セル４の位置情報が記憶されており、基地局１は、“端末位置”が単独の物理セル４内に存し、且つ物理セル４のセル端に位置する場合に、“セル端に存在する端末数”をインクリメントする。そして、基地局１は、メモリ３２の“各端末の位置情報”に端末６の“端末位置”を追加する。

００４では、基地局１は、端末プロフィール情報に含まれる“１回の最大通信量”が閾値を超えているか否かを判定する。“１回の最大通信量”が閾値を超えていると判定される場合には（００４のＹｅｓ）、処理が００５に進み、そうでない場合（００４のＮｏ）には、処理が００６に進む。

００５では、基地局１は、端末プロフィール情報の“１回の平均通信量”に係数Ｘを乗じる。１回の最大通信量が閾値を超える端末６のユーザは、ヘビーユーザ（通信量の多いユーザ）と判定でき、ヘビーユーザによってその後に通信量の多い通信（１回の平均通信量を引き上げる通信）が行われる可能性がある。１回の平均通信量を係数倍することで、将来の平均通信量増加が考慮された１日当たりの予想通信量の算出が可能となる。係数Ｘの値は適宜設定可能であり、運用時において固定であっても可変であっても良い。

なお、１回の最大通信量が閾値を超える端末６は、「第１の端末」の一例であり、１回の最大通信量が閾値を超えない端末６は、「第２の端末」の一例である。上記したように、第１の端末に相当する端末６の予想通信量は、第２の端末に相当する端末６の予想通信量よりも多く設定される。

００６では、基地局１は、端末プロフィール情報に含まれる“通信速度”と“１回の平均通信量”とを乗算した値を、メモリ３２に記憶されている仮想セル情報中の“１日当たりの予想通信量”を追加することで、“１日当たりの予想通信量”を更新する。このように、仮想セル情報の更新において、ヘビーユーザが存在すると仮定される場合に、予想通信量にベビーユーザが将来使用するであろう通信量が盛り込まれる。

００７では、基地局１は、００１の処理で取り出されていない端末プロフィール情報が残っているか否かを判定する。端末プロフィール情報が残っている場合には、処理が００１に戻る。端末プロフィール情報が残っておらず（００７のＮｏ）、且つ全ての仮想セル５について００１〜００７の処理が完了している場合に、処理が１０２（図５）に進む。全ての仮想セル５について００１〜００７の処理が完了していない場合、処理が００１に戻り、次の仮想セル情報について００１〜００７の処理が行われる。

１０２では、基地局１は、仮想セル情報に含まれる“１日当たりの予想通信量”が第１
の閾値を上回る仮想セル５があるか否かを判定する。“１日当たりの予想通信量”が第１の閾値を上回る仮想セル５があると判定される場合には（１０２のＹｅｓ）、処理が１０３に進み、そうでない場合には（１０２のＮｏ）、処理が１０４に進む。１日当たりの予想通信量が第１の閾値を上回ることは、「仮想セルにおける予想通信量が所定範囲にある」ことの一例である。

基地局１のメモリ３２には、仮想セル情報中の“１日当たりの予想通信量”として、仮想セル５に存する各端末６の“１日当たりの予想通信量”が記憶される。１０２の処理では、全端末６の“１日当たりの予想通信量”（合計値）が判定に使用される。

１０３では、基地局１は、仮想セル毎の“１日当たりの予想通信量”が均一になるように、“１日当たりの予想通信量”が閾値を超える仮想セルを分割することを決定し、処理を１０４に進める。なお、分割数は２以上の適宜の数に設定できる。１０３の処理は、「仮想セルを分割する再形成を決定する」処理の一例である。１０３において、分割以外の方法（仮想セルに係る電波放射範囲の拡大や縮小）による、仮想セルの再形成を行っても良い。

１０４では、基地局１は、仮想セル情報に含まれる“１日当たりの予想通信量”が第２の閾値（第１の閾値＞第２の閾値）を下回る仮想セル５があるか否かを判定する。“１日当たりの予想通信量”が第２の閾値を下回る仮想セル５があると判定される場合には（１０４のＹｅｓ）、処理が１０５に進み、そうでない場合には（１０４のＮｏ）、処理が１０６に進む。１日当たりの予想通信量が第１の閾値を下回ることは、「仮想セルにおける予想通信量が所定範囲にある」ことの一例である。

１０５では、基地局１は、仮想セル毎の“１日当たりの予想通信量”が均一になるように２以上の仮想セルを結合（統合）することを決定し、処理を１０６に進める。１０５の処理は、「仮想セルを他の仮想セルと統合する再形成を決定する」処理の一例である。１０５において、負荷が均一となるように、仮想セルの数を増加（分割等）したり、仮想セルの電波の到達範囲を変更したり場合もあり得る。

１０６では、基地局１は、“セル端に存在する端末数”が第３の閾値を超える仮想セルがあるか否かを判定する。“セル端に存在する端末数”が第３の閾値を超える仮想セルがあると判定される場合には（１０６のＹｅｓ）、処理が１０７へ進み、そうでない場合には（１０６のＮｏ）、処理が１０８へ進む。１０６の処理は、「セル端に存在する端末の数が所定範囲にある場合に、仮想セルに係る再形成を決定する」処理の一例である。

１０７では、基地局１は、“セル端に存在する端末数”が閾値未満となるように、仮想セル５の結合を決定し、処理を１０８に進める。１０８では、基地局１は、各仮想セル５の"1日当たりの予想通信量“が第２の閾値を超過するが第１の閾値を超過せず、且つ“セル端に存する端末数”が第３の閾値を超過しないか否かを判定する。１０８の判定がＹｅｓであれば、処理が１０９に進み、そうでなければ、仮想セル処理が終了し、処理が１１に戻る。１０７の処理は、「セル端に存する端末の数が所定範囲にある場合に、仮想セルに係る再形成を決定する」処理の一例である。

１０９では、基地局１は、仮想セル情報とは別にメモリ３２にて管理されている、無線・有線リソースの使用率が第４の閾値を超えているか否かを判定する。使用率が第４の閾値超えると判定される場合には（１０９のＹｅｓ）、処理が１１０に進み、そうでない場合には（１０９のＮｏ）、処理が１１１に進む。

１１０では、無線・有線リソースの使用率が第４の閾値を超えない仮想セル５の形成を
決定する。この場合、使用率が第４の閾値を超えない範囲で、可能な限り大きいサイズの仮想セル５の形成を決定しても良い。換言すれは、仮想セル５の数が少なくなるように、仮想セルの形成が決定される。処理が１１１に進む。

１０３，１０５，１０７，１１０における仮想セルの分割及び結合に係る処理として、例えば、以下のような処理を行うことができる。例えば、メモリ３２に物理セル４の位置情報（物理セルの中心位置、セル半径など）を予め記憶しておき、物理セル４の位置情報と各端末６の“端末位置”と用いて、各端末６を物理セル４と関連づける。そして、各物理セル４が属する仮想セル５を変更し、物理セル４と関連づけられた端末６を別の仮想セルに属させるシミュレーションを行う。このようなシミュレーションを行うことで、シミュレーション上で端末６の仮想セル５間の移動が起こり、各仮想セル５の仮想セル情報が変更される（端末数、セル端に存在する端末数、各端末の位置情報、予想通信量が増減する）。このようなシミュレーションを通じて、「予想通信量が均一となる」、「セル端の端末数が第３の閾値未満となる」ような、仮想セルの構成を決定する。但し、上記以外の方法で、分割や結合が試行されても良い。

１１１では、基地局１は、１０３，１０５，１０７，１１０にて形成を決定した仮想セル５が形成されるように、関係するＲＲＨ２が属する仮想セル５の変更（ＲＲＨ２が使用する周波数の変更等）が行われる。このように、アイドル端末の端末プロフィール情報を考慮した仮想セル形成処理によって、仮想セル５間で予想通信量が均一になるように仮想セル５が再形成（分割・結合）される。

このため、或る仮想セルでヘビーユーザの端末６が通信を開始しても、仮想セル５間で負荷が偏る可能性を低減することができる。また、セル端に存する端末６が少なくなるように仮想セル５が再形成される。よって、通信環境の悪いセル端に位置する端末６の通信環境を改善することができる。また、無線・有線リソースの使用率が超えないように仮想セルを再形成できる。

＜基地局の構成＞
以下、上述した処理を行う基地局１の構成例について説明する。図８は、基地局の構成例を示す図である。図８において、基地局１は、アンテナ２１を有する複数のＲＲＨ２と、複数のＲＲＨ２と接続されたＣ−ＢＢＵ３とを含む。ＲＲＨ２の数は、１または２以上の適宜の数を選択可能である。

各ＲＲＨ２は、以下の構成を有する。ＲＲＨ２は、Ｃ−ＢＢＵ３との通信に用いるＣＰＲＩインタフェース（ＣＰＲＩ ＩＦ）２４と、ＣＲＰＩ ＩＦ２４に接続された、Radio Frequency（ＲＦ）回路２２とを含む。ＲＦ回路２２は、アンテナ２１に接続されてい
る。

ＲＦ回路２２は、アンテナ２１を用いて送受信される無線信号（電波）とベースバンド信号（ＢＢ信号）との変換処理を行う。ＣＰＲＩ ＩＦ２３は、ＲＦ回路２２からのベースバンド信号をＣＰＲＩ信号に変換してＣ−ＢＢＵ３に送信したり、Ｃ−ＢＢＵ３からのＣＰＲＩ信号をベースバンド信号に変換したりする。

Ｃ−ＢＢＵ１は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）３１と、ＣＰＵ３１に接続され
たメモリ３２とを含む。ＣＰＵ３１は、内部スイッチ３Ａを介してDigital Signal Processor（ＤＳＰ）３５，ネットワークプロセッサ（ＮＰ）３４，伝送路インタフェース（伝送路ＩＦ）３３，ＣＰＲＩ ＩＦ３６と接続される。

ＣＰＲＩ ＩＦ３６は、各ＲＲＨ２のＣＰＲＩ ＩＦ２３との間で、ＣＰＲＩ信号の送
受信を行う。ＤＳＰ３５は、ディジタルベースバンド処理（ベースバンド信号とディジタルデータ（例えばパケット）との間の変換、スケジューリングなど）を行う。ＮＰ３４は、パケットのルーティングなどを行う。伝送路ＩＦ３３は、伝送路（例えば、イーサネット（登録商標））とのインタフェースであり、伝送路を介してコアネットワークの装置（ＭＭＥなど）や、他の基地局１と接続される。また、基地局１は、伝送路を介して、管理端末、管理サーバのような情報処理装置と接続されることができる。

ＣＰＵ３１は、「プロセッサ」、「制御部」、「制御装置」の一例であり、メモリ３２は、「記憶装置」、「メモリ」、「記憶部」、「記憶媒体」の一例である。

メモリ３２は、主記憶装置と補助記憶装置とを含む。主記憶装置は、プログラムの展開領域，ＣＰＵ３１の作業領域，データやプログラムの記憶領域、バッファ領域、バッファ領域として使用される。主記憶装置は、例えばRandom Access Memory（ＲＡＭ），或いはＲＡＭとRead Only Memory（ＲＯＭ）との組み合わせで形成される。

補助記憶装置は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ），Solid State Drive（
ＳＳＤ），フラッシュメモリ，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
（ＥＥＰＲＯＭ）などの不揮発性記憶媒体で形成される。補助記憶装置は、データやプログラムの記憶領域として使用される。

なお、ＣＰＵ３１は、ＭＰＵ（Microprocessor）、プロセッサとも呼ばれる。ＣＰＵ３１は、単一のプロセッサに限定される訳ではなく、マルチプロセッサ構成であってもよい。また、単一のソケットで接続される単一のＣＰＵがマルチコア構成を有していても良い。ＣＰＵ３１で行われる処理の少なくとも一部は、ＣＰＵ以外のプロセッサ、例えば、ＤＳＰ、Graphics Processing Unit（ＧＰＵ）、数値演算プロセッサ、ベクトルプロセッサ、画像処理プロセッサ等の専用プロセッサで行われても良い。

また、ＣＰＵ３１で行われる処理の少なくとも一部は、集積回路（ＩＣ）、その他のディジタル回路で行われても良い。また、集積回路やディジタル回路はアナログ回路を含んでいても良い。集積回路は、ＬＳＩ，Application Specific Integrated Circuit（ＡＳ
ＩＣ），プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を含む。ＰＬＤは、例えば、Field-Programmable Gate Array(ＦＰＧＡ)を含む。ＣＰＵ３１で行われる処理の少なくとも一
部は、プロセッサと集積回路との組み合わせにより実行されても良い。組み合わせは、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ），ＳｏＣ（System-on-a-Chip），システムＬＳＩ，チップセットなどと呼ばれる。

ＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されたプログラムを実行することによって、様々な基地局１としての処理を行う。図９は、基地局１の機能を模式的に示す図であり、図１０は、図９に示した基地局動作制御部４７が有する機能を模式的に示す。

図９において、基地局１は、無線送受信部４１と、無線送受信ＩＦ部４２と、ＢＢ信号処理部４３と、伝送路信号切替部４４と、伝送路ＩＦ部４５とを含む。図８に示したアンテナ２１及びＲＦ回路２２は、無線信号の送受信を行う無線送受信部４１として動作する。ＣＰＲＩ ＩＦ２３及びＣＰＲＩ ＩＦ３６は、無線送受信ＩＦ部として動作する。ＤＳＰ３５は、ＢＢ処理を行うＢＢ信号処理部４３として動作する。ＮＰ３４は、パケットのルーティングを行う伝送路信号切替部４４として動作する。伝送路ＩＦ３３は、パケットの送受信を行う伝送路ＩＦ部４５として動作する。

ＣＰＵ３１は、プログラムの実行によって、制御部４６として動作する。制御部４６は、基地局動作制御部４７と、データ管理部４８を含む。図１０に示すように、基地局動作
制御部４７は、端末プロフィール情報処理部４７Ａと、仮想セル形成処理部４７Ｂとを含む。

端末プロフィール情報処理部４７Ａは、各端末６から受信される端末プロフィール情報（図２＜５＞の処理で送信される端末プロフィール情報等）を、データ管理部４８にある記憶領域（メモリ３２）に記憶する。端末プロフィール情報処理部４７Ａは、「収集部」の一例である。

また、端末プロフィール情報処理部４７Ａは、データ管理部４８にネットワーク情報として記憶されている端末のリストを用いて、着信要求（ページング）を仮想セルへ送信する処理を行う。或いは、端末プロフィール情報処理部４７Ａは、ネットワーク情報に含まれる、通信中の端末６の情報を用いて、RRC_Reconfigrationメッセージを送信する処理を行うこともできる。

仮想セル形成処理部４７Ｂは、データ管理部４８のネットワーク情報に含まれている、仮想セル形成処理のトリガ関連情報を用いて、仮想セル形成処理の実施要否判定処理（図４）を行う。トリガ関連情報は、仮想セル５に接続された端末の数，周期タイマの値，ネットワーク負荷を示す情報を含む。

また、仮想セル形成処理部４７Ｂは、データ管理部４８に記憶されている端末プロフィール情報（「アイドル状態の端末を含む複数の端末から収集される第１の情報」の一例）を用いて、図７に示した仮想セル情報の更新処理を行い、データ管理部４８に記憶する。また、仮想セル形成処理部４７Ｂは、データ管理部４８に記憶された仮想セル情報を用いて、図５及び図６に示した仮想セル形成処理を行う。仮想セル形成処理において、データ管理部４８に記憶されている物理セル情報や、無線・有線のリソース情報（ネットワーク情報に含まれる）が使用される。仮想セル形成処理部４７Ｂは、「算出部」，「決定部」の一例である。

上述したように、ＣＰＵ３１は、プログラムの実行によって、端末プロフィール情報処理部４７Ａ及び仮想セル形成処理部４７Ｂとして動作する。メモリ３２の記憶領域は、データ管理部４８として機能する記憶領域として使用される。ＣＰＵ３１は、「収集部」，「算出部」，「決定部」の一例である。

なお、実施形態では、図４〜図７に示した処理が基地局１（ＣＰＵ３１）によって実行される例を示している。すなわち、基地局１が「情報処理装置」の一例である場合について説明している。但し、図４〜図７に示す処理は、基地局１にネットワーク（伝送路）を介して接続された１以上の情報処理装置（通信インタフェース，ＣＰＵおよびメモリを含む）において行われるようにしても良い。他の情報処理装置は、データ管理部４８に記憶される情報を、ネットワークを介して参照しても良く、他の情報処理装置が有するメモリに記憶しても良い。

なお、実施形態では、Ｃ−ＢＢＵ３によって制御される複数のＲＲＨ２によって複数の物理セル４が形成される例を示している。複数の物理セル４を形成する基地局の数及び基地局の構成は適宜変更可能である。

例えば、無線装置と無線制御装置とが１つの筐体に収容された基地局、及びＢＢＵとＲＲＨとが１：１で接続された基地局との少なくとも一方が複数集まり、仮想セル５を形成する複数の物理セル４を形成するようになっていて良い。この場合、基地局間は、通信回線（Ｘ２インタフェース）で接続され、代表となる基地局にて、基地局動作制御部４７としての処理が行われ、処理結果に基づく仮想セル５の形成指示が、各基地局へ伝達される
。

＜端末の構成例＞
図１１は、端末６の構成例を示す。図１１において、端末６は、ＣＰＵ６１と、メモリ６２と、ＧＰＳ受信機６３と、加速度センサ６４と、ディスプレイ６５と、入力装置６６と、ＤＳＰ（ＢＢ部）６７と、ＲＦ回路６８と、アンテナ６９とを含む。

ＣＰＵ６１，メモリ６２，ＤＳＰ６７，ＲＦ回路６８及びアンテナ６９として、ＣＰＵ３１，メモリ３２，ＤＳＰ３５，ＲＦ回路２２，アンテナ２１と同様のものを適用できるので説明を省略する。ＧＰＳ受信機６３は、端末６の位置測定に使用される。加速度センサ６４は、端末６の移動速度の計測に使用される。ディスプレイ６５は、情報やデータの表示に使用される。入力装置６６は、情報の入力に使用される。入力装置６６は、例えば、キー，ボタン，ポインティングデバイス，タッチパネル，及びこれらの２以上の組み合わせなどである。端末６は、さらに、音声入出力装置（マイク、スピーカ）を含み得る。

ＣＰＵ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを実行することによって、図３に示した端末プロフィール情報の生成に係る処理や、図２に示したランダムアクセス手順における処理，基地局１を通じたユーザデータの送受信（通信）を実行する。

＜動作例＞
図１２〜図１７は、仮想セル形成方法の一例（基地局１の一動作例）を説明する図である。以下の動作例における処理の実行主体は、基地局１（ＣＰＵ３１）である。図１２に示すように、複数の物理セル４によって、二つの仮想セル５（仮想セル＃１，仮想セル＃２と称する）が形成されている一例を仮定する。なお、図１２に示す例では、各物理セル４は、ＲＲＵ２からの電波によって形成されている。各ＲＲＵ２は、Ｃ−ＢＢＵ３によって制御される。

図１２に示す例では、仮想セル＃１内に端末６（ＵＥ＃１）が存在し、仮想セル＃２内に二つの端末６（ＵＥ＃２，ＵＥ＃３）が存在している。ＵＥ＃１は仮想セル＃１のセル端に位置し、ＵＥ＃２は仮想セル＃２のセル端に位置している。

図１３は、Ｃ−ＢＢＵ３のメモリ３２に記憶される端末プロフィール情報と、仮想セル情報とを示す。端末プロフィール情報は、図１３に示すように、全端末を一元的に管理するテーブルで管理されても良く、仮想セル毎に用意される複数のテーブルで管理されても良い。また、仮想セル情報を管理するテーブルは、図１３に示すような、複数の仮想セルのそれぞれの仮想セル情報が記憶されるテーブルを用いてもよく、仮想セル毎のテーブルでも良い。

ＵＥ＃１，ＵＥ＃２，ＵＥ＃３（「複数の端末」の一例）から収集される端末プロフィール情報（「第１の情報」の一例）が図１３上段に示す内容である場合、仮想セル＃１及び＃２のそれぞれの仮想セル情報は、図１３下段に示す内容となる。なお、図１３下段に示す内容は、図１３上段に示す端末プロフィール情報で形成される仮想セル情報の一例を示すものであり、これまでに説明した仮想セル形成処理の開始トリガの発生による更新で形成される。

すなわち、仮想セル＃１の端末数は１個であり、セル端に存在する端末数は１個であり、１日当たりの予想通信量は６０byte／日である。これに対し、仮想セル＃２の端末数は２個であり、セル端に存在する端末数は１個であり、１日当たりの予想通信量は６５byte／日である。なお、１日は、「所定期間」の一例である。「所定期間」は、１日より長い期間でも短い期間でもよい。

図１４は、その後に、仮想セル＃１に新たに端末６（ＵＥ＃４と称する）が侵入し、仮想セル＃１を用いたアタッチを行い、アタッチの終了後にアイドル状態となった場合を例示している。さらに、ＵＥ＃３が仮想セル＃２のセル端に移動している。

ここで、周期タイマが満了となり、仮想セル形成処理が開始されたと仮定する。Ｃ−ＢＢＵ３のＣＰＵ３１は、端末プロフィール情報の収集及び更新処理を行う。端末プロフィール情報の収集において、アイドル状態の端末６への着信要求送信が行われ、アイドル状態の端末６からの端末プロフィール情報が収集される。なお、仮想セル情報の収集によって、同じ端末６から端末プロフィール情報が得られる場合には、端末プロフィール情報が更新（上書きされる）。

例えば、動作例では、ＵＥ＃４について、アタッチ時に端末プロフィール情報が収集され、メモリ３２に記憶される。但し、ＵＥ＃４に対する着信要求の送信で再度端末プロフィール情報が得られた場合には、ＵＥ＃４の端末プロフィール情報を更新する。もっとも、端末プロフィール情報がある端末６については、着信要求を送信しないようにしても良い。

仮想セル＃１及び＃２からの端末プロフィール情報の収集が終わると、図１５の上段に示すように、端末プロフィール情報のテーブルにＵＥ＃４の情報が追加された状態となる。図１５に示す例では、ＵＥ＃１，ＵＥ＃２，ＵＥ＃３の端末プロフィール情報は、周期タイマ満了前に得られたものである。但し、ＵＥ＃１，ＵＥ＃２，ＵＥ＃３に対し、RRC_Reconfigurationメッセージを送って、新たな端末プロフィール情報を得ても良い。

図１５の下段に示すように、仮想セル情報の更新が行われる。ここで、ＵＥ＃４の１日当たりの最大通信量“２５”は、予め用意された閾値“２０”を超えている。ＵＥ＃４は、「第１の端末」の一例であり、ＵＥ＃１，ＵＥ＃２，ＵＥ＃３は、「第２の端末」の一例である。このため、ＵＥ＃４の１回の平均通信量が計数（＝Ｘ）倍される（図７の００５参照）。動作例における計数は１．５である。但し、１より大きい値であれば、１．５以外の値を適用できる。

仮想セル＃１に係る仮想セル情報に対し、ＵＥ＃４の端末プロフィール情報を反映するための仮想セル情報の更新が行われる。更新の結果は、図１５の下段に示す通りとなる。仮想セル情報の更新の結果において、仮想セル＃２におけるセル端に存在する端末の数が増加し、第３の閾値を超過している。また、仮想セル＃１における予想通信量が“１９５”に増大する一方で、仮想セル＃２における予想通信量は“６５”であり、負荷の偏り（ばらつき）が発生している。仮想セル＃１における予想通信量は、第１の閾値を超過している。

このため、Ｃ−ＢＢＵ３（ＣＰＵ３１）は、セル端に存在する端末の数が第３の閾値未満となり、且つ仮想セル＃１の負荷と仮想セル＃２の負荷とが均一になるように（偏りが解消されるように）、仮想セルの再形成を行う。

その結果、例えば、図１６に示すように、仮想セル＃１の範囲が、ＵＥ＃４を配下に持つように縮小される一方で、仮想セル＃２の範囲が、ＵＥ＃４の予想通信量より小さい予想通信量のＵＥ＃１，ＵＥ＃２，ＵＥ＃３を配下に持つように拡大される。縮小及び拡大は、仮想セル５を形成する物理セル４を増減する方法の他に、物理セル４から放射される電波の放射範囲の広さを変更する方法がある。図１６において、ＵＥ＃１，ＵＥ＃２，ＵＥ＃３のそれぞれは、仮想セル＃２のセル端より内側に位置している。

図１７は、再形成された仮想セル＃１及び＃２の仮想セル情報、及び端末プロフィール情報を示す。図１７に示すように、セル端に存在する端末数が、仮想セル＃１及び＃２ともに０になっている。これによって、セル端に位置していたＵＥ＃２，ＵＥ＃３の通信品質が向上することを期待することができる。

また、ヘビーユーザであるＵＥ＃４の負荷は、仮想セル＃１が負担し、ＵＥ＃１を仮想セル＃２へ移すことで、仮想セル＃１と仮想セル＃２との間にあった予想通信量の偏りが解消されている。これによって、ＵＥ＃４が将来において通信量の多い通信を開始した場合でも、仮想セル＃１と仮想セル＃２との間に負荷の偏りが発生するのを回避することができる。以上説明した実施形態の構成は、適宜組み合わせることができる。

１・・・基地局（ｅＮＢ）
２・・・ＲＲＨ
３・・・Ｃ−ＢＢＵ
３１・・・ＣＰＵ
３２・・・メモリ
４７Ａ・・・端末プロフィール情報処理部
４７Ｂ・・・仮想セル形成処理部
４８・・・データ管理部

Claims (11)

1. 仮想セルに存する、アイドル状態の端末を含む複数の端末から収集される第１の情報に基づいて、前記仮想セルにおける予想通信量を算出する算出部と、
   前記仮想セルにおける予想通信量が所定範囲にある場合に、前記仮想セルに係る再形成を決定する決定部と
   を含む情報処理装置。
2. 前記決定部は、前記仮想セルにおける予想通信量が閾値を超過する範囲にある場合に、前記仮想セルを分割する再形成を決定する
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記決定部は、前記仮想セルにおける予想通信量が閾値を下回る範囲にある場合に、前記仮想セルと他の仮想セルとを統合する再形成を決定する
   請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記算出部は、複数の端末から収集される第１の情報を用いて得られる各端末の予想通信量から前記仮想セルにおける予想通信量を算出する場合に、第１の情報に含まれる１回の最大通信量が閾値を超過する第１の端末の予想通信量として、第１の情報に含まれる１回の最大通信量が閾値を超過しない第２の端末の予想通信量より多い予想通信量を設定する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. 前記算出部は、移動速度が所定値を超過する端末から得られた第１の情報を前記仮想セルにおける予想通信量の算出に用いる第１の情報から除外する
   請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記算出部は、複数の端末から収集される第１の情報に基づいて、前記仮想セルのセル端に存する端末の数を算出し、
   前記決定部は、前記セル端に存する端末の数が所定範囲にある場合に、前記仮想セルに係る再形成を決定する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
7. 前記仮想セルに存する各端末が前記仮想セルを形成する基地局との接続手順を行う場合に前記基地局に送信する第１の情報を収集する収集部
   をさらに含む請求項１から６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
8. 前記収集部は、アイドル状態の端末へ向けて、前記接続手順の開始の契機となるメッセージを送信する処理を行う
   請求項７に記載の情報処理装置。
9. 情報処理装置が、
   仮想セルに存する、アイドル状態の端末を含む複数の端末から収集される第１の情報に基づいて、前記仮想セルにおける予想通信量を算出し、
   前記仮想セルにおける予想通信量が所定範囲にある場合に、前記仮想セルに係る再形成を決定する
   ことを含む情報処理装置の仮想セル形成方法。
10. 仮想セルを形成する基地局と、
    仮想セルに存する、アイドル状態の端末を含む複数の端末から収集される端末プロフィ
    ール情報に基づいて、前記仮想セルにおける予想通信量を算出する算出部と、
    前記予想通信量が所定範囲にある場合に前記仮想セルに係る再形成を決定する決定部とを含む無線通信システム。
11. アイドル状態で仮想セルに侵入した場合に、前記仮想セルを形成する基地局との接続手順を行うともに、前記仮想セルにおける予想通信量の算出に使用される第１の情報を前記基地局に送信する処理を行う処理部
    を含む端末。

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